基于单片机智能遥控风扇的设计与制作毕业论文

VI目录摘要 .IAbstract .II前言 .1第一章 设计目的和意义 .21.1 研究本课题的目的 .21.2 研究本课题的意义及发展 .2第二章 总体设计方案 .42.1 设计要求 .42.2 设计方案 .42.2.1 总体设计方案 .42.3 模块的功能 .52.3.1 无线红外模块 .52.3.2 人体感应模块 .52.3.3 DS1302 时钟模块 .52.3.4 EEPROM 存储电路 .5第三章 总体设计电路 .63.1 最小系统 .63.1.1 简介 .63.1.2 STC12C5A60S2 系列单片机的 A/D 转换器的结构 .63.1.3 单片机最小系统设计 .63.3 传感器 .93.3.1 温度传感器 .93.3.2 红外传感器 .113.3.3 DS1302 时钟 .12VII3.4 LCD 液晶显示电路 .133.5 风扇驱动 .15第四章 系统软件设计 .174.1 软件介绍 .174.2 主程序流程图 .174.3 DS18B20 子程序流程图 .174.4 转速调节子程序流程图 .18第五章 系统调试 .205.1 传感器 DS18B20 温度采集部分调试 .205.2 风扇调速电路部分调试 .215.3 人体感应模块的测试 .21参考文献 .23附录 .24附录 1 .24附录 2 .29致谢 .34总结与体会 .35I基于单片机智能遥控风扇的设计与制作摘要当今社会已经完全进入了电子信息化，温度控制器在各行各业中已经得到了充分的利用。具有对温度进行实时监控的功能，以保证工业仪器，测量工具，农业种植的正常运作，它的最大特点是能实时监控周围温度的高低，并能同时控制电机运作来改变温度。它的广泛应用和普及给人们的日常生活带来了方便。 在炎热的夏天人们用电风扇来降温；在工业生产中，大型机械用电风扇来散热等。随着温度控制的技术不断发展，应运而生的温控电风扇也逐渐走进了人们的生活中。温控电风扇可以根据环境温度自动调节电风扇启停与转速，在实际生活的使用中，温控风扇不仅可节省宝贵的电资源，也大大方便了人们的生活和生产。本设计为一种温控风扇系统，具有灵敏的温度感测和显示功能，系统采用STC12C5A60S2 单片机作为控制平台对风扇转速进行控制。利用 DS18B20 数字温度传感器采集实时温度，经单片机的 PWM 控制光耦，光耦将单片机的信号和风扇的控制隔离，这样实现了风扇高电压的控制，光耦控制三极管的放大倍数，实现了风扇的控制。关键词：温控风扇，单片机，DS18B20，自动控制IIBased on the design and manufacture of intelligent remote control fanAbstractIn todays society has entered the electronic information completely, the temperature controller in all walks of life have been fully utilized. Has the function of real-time monitoring of temperature to ensure the industrial instruments, measuring tools, agricultural planting of normal operation, it is the biggest characteristic of real-time monitor the surrounding temperature, and can control the motor operation to change the temperature at the same time. It is widely used and popularize brought convenience to Peoples Daily lives. In the hot summer, people use cooling fan; in the industrial production, is used toheat the electric fan large machinery. With the continuous development of thetechnology of temperature control, temperature controlled electric fan emerge as the times require gradually into peoples lives. Temperature controlled electric fan can be adjusted automatically stop and start the fan speed according to the environment temperature, the use of real life, temperature controlled fan not only can save power resources valuable, but also greatly facilitate the peoples life and production.This design is a temperature controlled fan system, with the sensitive temperature sensing function of measurement and display, the system uses STC12C5A60S2 microcontroller as the control platform to control fan speed. The real-time collection of temperature using DS18B20 digital temperature sensor,control optical coupler by SCM PWM, optocoupler isolation control high voltage, optocoupler controltriode amplification,control high voltage, optocoupler controltriode amplification,realizes the fan control.Keywords: Temperature control fan, MCU, DS18B20,automatic control1前言在现代社会中，风扇被广泛的应用，发挥着举足轻重的作用，如夏天人们用的散热风扇、工业生产中大型机械中的散热风扇以及现在笔记本电脑上广泛使用的智能 CPU 风扇等。而随着温度控制技术的发展，为了降低风扇运转时的噪音以及节省能源等，温控风扇越来越受到重视并被广泛的应用。随着单片机在各个领域的广泛应用，许多用单片机作控制的温度控制系统也应运而生，如基于单片机的温控风扇系统。它使风扇根据环境温度的变化实现自动启停，使风扇转速随着环境温度的变化而变化，实现了风扇的智能控制。它的设计为现代社会人们的生活以及生产带来了诸多便利，在提高人们的生活质量、生产效率的同时还能节省风扇运转所需的能量。本文设计了基于单片机的智能温控风扇系统，用单片机为控制器，利用温度传感器DS18B20 作为温度采集元件，并根据采集到的温度，通过单片机的 PWM 控制光耦的发光强度，再通过光耦来控制 TIP122 达林顿三极管放大，来驱动风扇。通过人体感应模块来确定风扇是否具备开启条件。2第一章 设计目的和意义1.1 研究本课题的目的生活中，我们经常会使用一些与温度有关的设备。比如，现在虽然不少城市家庭用上了空调，但在占中国大部分人口的农村地区依旧使用电风扇作为降温防暑设备，春夏（夏秋）交替时节，白天温度依旧很高，电风扇应高转速、大风量，使人感到清凉；到了晚上，气温降低，当人入睡后，应该逐步减小转速，以免使人感冒。虽然风扇都有调节不同档位的功能，但必须要人手动换档，睡着了就无能为力了，而普遍采用的定时器关闭的做法，一方面是定时时间长短有限制，一般是一两个小时；另一方面可能在一两个小时后气温依旧没有降低很多，而风扇就关闭了，使人在睡梦中热醒而不得不起床重新打开风扇，增加定时器时间，非常麻烦，而且可能多次定时后最后一次定时时间太长，在温度降低以后风扇依旧继续吹风，使人感冒；第三方面是只有简单的到了定时时间就关闭风扇电源的单一功能，不能满足气温变化对风扇风速大小的不同要求。又比如在较大功率的电子产品散热方面，现在绝大多数都采用了风冷系统，利用风扇引起空气流动，带走热量，使电子产品不至于发热烧坏。要使电子产品保持较低的温度，必须用大功率、高转速、大风量的风扇，而风扇的噪音与其功率成正比。如果要低噪音，则要减小风扇转速，又会引起电子设备温度上升，不能两全其美。所以设计了这套温控风扇系统。1.2 研究本课题的意义及发展当今社会已经完全进入了电子信息化，温度控制器在各行各业中已经得到了充分的利用。具有对温度进行实时监控的功能，以保证工业仪器，测量工具，农业种植的正常运作，它的最大特点是能实时监控周围温度的高低，并能同时控制电机运作来改变温度。它的广泛应用和普及给人们的日常生活带来了方便。智能温控风扇是用单片机系统来完成的一个小型的控制系统。大多数设计都是采用STC89C51 单片机设计的智能风扇，用 STC89C51 单片机作为中央处理器，其内部包含了定时器、程序储蓄器数据储蓄器等硬件。温度传感器多数采用 DS18B20，其高度集成化，大大降低了外接放大转换等电路的误差因素，温度误差小，温度辨别力极高。但是一般的设计都不具有人体感应的功能，人体感应系统功能更具有人性化，人们用起来将会更加方便。3本系统采用的是 STC89C51 单片机的升级版 STC12C5A60S2 单片机，高精度集成温度传感器也是 DS18B20，用单片机控制，能显示实时温度，并根据使用者设定的温度自动在相应温度时作出小风、大风、停机动作，精确度高，动作准确，具有人体感应系统。4第二章 总体设计方案2.1 设计要求本设计为一种温控风扇系统，具有灵敏的温度感测和显示功能，系统采用STC12C5A60S2 单片机作为控制平台对风扇转速进行控制。利用 DS18B20 数字温度传感器采集实时温度，经单片机的 PWM 控制光耦，光耦将单片机的信号和风扇的控制隔离，这样实现了风扇高电压的控制，光耦控制三极管的放大倍数，实现了风扇的控制。（1）要求完成红外遥控器控制风扇；（2）要求完成 LCD1602 液晶显示年月日和具体时间以及温度等信息；（3）要求完成单片机的 PWM 控制光耦，光耦来改变三极管放大的倍数，从而达到驱动高于本设计电压的风扇；（4）要求完成人体感应模块检测人体信号；（5）要求完成 DS18B20 检测温度。2.2 设计方案2.2.1总体设计方案本系统由温度采集电路、单片机、液晶显示电路、DS1302 时钟电路、EEPROM 电路、风扇驱动电路、人体感应电路、红外接收电路、稳压电路及一些其他外围器件组成。使用具有价廉易购的 STC12C5A60S2 单片机编程控制，通过修改程序可方便实现系统升级。系统的框图结构见图 2-1 所示：图 2-1 系统框图2.3 模块的功能复位电路温度采集电路液晶显示驱动电路风扇驱动电路风扇晶振电路红外接收电路1302 时钟电路EEPROM 电路人体感应电路单片机52.3.1 无线红外模块红外遥控的发射电路是采用红外发光二极管来发出经过调制的红外光波；红外接收电路由红外接收二极管、三极管或硅光电池组成，它们将红外发射器发射雕红外光转换为相应的电信号，再送后置放大器。2.3.2人体感应模块热释电的主控芯片是 BISS0001，是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。它配以热释电红外传感器和少量外接元器件即可构成被动式热释电红外开关，故能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。2.3.3 DS1302时钟模块DS1302 是 Dallas 公司生产的一种实时时钟芯片。它通过串行方式与单片机进行数据传送，能够向单片机提供包括秒、分、时、日、月、年等在内的实时时间信息，并可对月末日期、闰年天数自动进行调整；它还拥有用于主电源和备份电源的双电源引脚，在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。另外，它还能提供 31 字节的用于高速数据暂存的 RAM。2.3.4 EEPROM存储电路AT24C02是美国Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM，内含2568位存储空间，具有工作电压宽(2.55.5 V)、擦写次数多(大于10000次)、写入速度快(小于10 ms)、抗干扰能力强、数据不易丢失、体积小等特点。而且他是采用了I2C总线式进行数据读写的串行器件，占用很少的资源和IO线，并且支持在线编程，进行数据实时的存取十分方便。AT24C02中带有的片内地址寄存器。每写入或读出一个数据字节后，该地址寄存器自动加1，以实现对下一个存储单元的读写。6第三章 总体设计电路3.1最小系统3.1.1简介STC12C5A60S2 系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰